JP3182428B2 - 高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体 - Google Patents
高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高靱性且つ高耐摩耗性
Ａｌ金属間化合物複合体に関する。
Ａｌ金属間化合物複合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属間化合物形成元素としてＮｉ
を含有するＡｌ金属間化合物が知られている（例えば、
特開昭６１−１６６９８２号公報参照）。
を含有するＡｌ金属間化合物が知られている（例えば、
特開昭６１−１６６９８２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＡ
ｌ金属間化合物は、その全体がＡｌ−Ｎｉ系化合物相の
ため、高硬度、したがって高耐摩耗性である反面、脆く
低靱性である、といった問題がある。
ｌ金属間化合物は、その全体がＡｌ−Ｎｉ系化合物相の
ため、高硬度、したがって高耐摩耗性である反面、脆く
低靱性である、といった問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、Ａｌと共晶反応を行
う共晶形成元素およびマトリックス相形成元素を含有さ
せることにより前記問題を解決することができるように
した前記Ａｌ金属間化合物複合体を提供することを目的
とする。
う共晶形成元素およびマトリックス相形成元素を含有さ
せることにより前記問題を解決することができるように
した前記Ａｌ金属間化合物複合体を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高靱性且つ
高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物は、Ａｌ金属間化合物マト
リックス相と、そのＡｌ金属間化合物マトリックス相に
分散する共晶型Ａｌ金属間化合物分散相とよりなり、前
記Ａｌ金属間化合物マトリックス相は、マトリックス相
形成元素としてＣｕを３０重量％以上、７０重量％以下
含有し、前記共晶型Ａｌ金属間化合物分散相は、Ａｌと
共晶反応を行う共晶形成元素としてＭｎを５重量％以
上、３０重量％以下含有することを特徴とする。
高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物は、Ａｌ金属間化合物マト
リックス相と、そのＡｌ金属間化合物マトリックス相に
分散する共晶型Ａｌ金属間化合物分散相とよりなり、前
記Ａｌ金属間化合物マトリックス相は、マトリックス相
形成元素としてＣｕを３０重量％以上、７０重量％以下
含有し、前記共晶型Ａｌ金属間化合物分散相は、Ａｌと
共晶反応を行う共晶形成元素としてＭｎを５重量％以
上、３０重量％以下含有することを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１はＡｌ金属間化合物複合体の製造方法を
示す。この方法の実施に当っては、ＡｌまたはＡｌ合金
製母材１を矢印方向へ移動させ、その表面をオシレータ
２より照射されるレーザビーム３により溶融すると共に
その溶融池４に粉末供給機５よりマトリックス相形成元
素および共晶形成元素の粉末６をキャリヤガスによって
噴射し、同時にガス供給ノズル７よりシールドガス８を
噴射するものである。母材１には溶融池４の冷却に伴い
Ａｌ金属間化合物複合体９が形成される。
示す。この方法の実施に当っては、ＡｌまたはＡｌ合金
製母材１を矢印方向へ移動させ、その表面をオシレータ
２より照射されるレーザビーム３により溶融すると共に
その溶融池４に粉末供給機５よりマトリックス相形成元
素および共晶形成元素の粉末６をキャリヤガスによって
噴射し、同時にガス供給ノズル７よりシールドガス８を
噴射するものである。母材１には溶融池４の冷却に伴い
Ａｌ金属間化合物複合体９が形成される。
【０００７】マトリックス相形成元素はＡｌと化合して
Ａｌ金属間化合物マトリックス相を形成し、一方、共晶
形成元素はマトリックス相に分散する共晶型Ａｌ金属間
化合物分散相を形成する。
Ａｌ金属間化合物マトリックス相を形成し、一方、共晶
形成元素はマトリックス相に分散する共晶型Ａｌ金属間
化合物分散相を形成する。
【０００８】Ａｌ金属間化合物複合体においては、その
凝固過程で、最初に無数の分散相が晶出し、次いでマト
リックス相が晶出するので、マトリックス相は、その結
晶成長を分散相により妨げられて微細組織となり、これ
によりＡｌ金属間化合物複合体は高硬度、したがって高
耐摩耗性を確保すると共に高靱性を確保することができ
る。
凝固過程で、最初に無数の分散相が晶出し、次いでマト
リックス相が晶出するので、マトリックス相は、その結
晶成長を分散相により妨げられて微細組織となり、これ
によりＡｌ金属間化合物複合体は高硬度、したがって高
耐摩耗性を確保すると共に高靱性を確保することができ
る。
【０００９】Ａｌ金属間化合物複合体におけるＡｌ含有
量は、その高硬度確保上、３０重量％以上、５０重量％
以下に設定される。Ａｌ含有量が３０重量％未満では、
マトリックス相が形成されず、硬度が低下する傾向にあ
り、一方、５０重量％を超えると、Ａｌ金属間化合物複
合体の硬度低下を招く。
量は、その高硬度確保上、３０重量％以上、５０重量％
以下に設定される。Ａｌ含有量が３０重量％未満では、
マトリックス相が形成されず、硬度が低下する傾向にあ
り、一方、５０重量％を超えると、Ａｌ金属間化合物複
合体の硬度低下を招く。
【００１０】マトリックス相形成元素にはＣｕが該当
し、その含有量は、Ａｌ金属間化合物複合体の高硬度確
保上、３０重量％以上、７０重量％以下に設定される。
このマトリックス相形成元素の含有量が３０重量％未満
では、マトリックス相が形成されず、硬度が低下する傾
向にあり、一方、７０重量％を超えると、Ａｌ金属間化
合物複合体が脆化する。
し、その含有量は、Ａｌ金属間化合物複合体の高硬度確
保上、３０重量％以上、７０重量％以下に設定される。
このマトリックス相形成元素の含有量が３０重量％未満
では、マトリックス相が形成されず、硬度が低下する傾
向にあり、一方、７０重量％を超えると、Ａｌ金属間化
合物複合体が脆化する。
【００１１】共晶形成元素にはＭｎが該当する。共晶形
成元素の含有量は、Ａｌ金属間化合物複合体の高硬度、
高靱性確保上、５重量％以上、３０重量％以下に設定さ
れる。この共晶形成元素の含有量が５重量％未満では、
Ａｌ金属間化合物複合体が高硬度であるが低靱性とな
り、一方、３０重量％を超えるとＡｌ金属間化合物複合
体が高靱性であるが低硬度となる。
成元素の含有量は、Ａｌ金属間化合物複合体の高硬度、
高靱性確保上、５重量％以上、３０重量％以下に設定さ
れる。この共晶形成元素の含有量が５重量％未満では、
Ａｌ金属間化合物複合体が高硬度であるが低靱性とな
り、一方、３０重量％を超えるとＡｌ金属間化合物複合
体が高靱性であるが低硬度となる。
【００１２】分散相の体積分率Ｖｆは、Ａｌ金属間化合
物複合体の高硬度、高靱性確保上、５０％以下に設定さ
れる。この体積分率Ｖｆが５０％を超えると、Ａｌ金属
間化合物複合体が高靱性であるが低硬度となる。
物複合体の高硬度、高靱性確保上、５０％以下に設定さ
れる。この体積分率Ｖｆが５０％を超えると、Ａｌ金属
間化合物複合体が高靱性であるが低硬度となる。
【００１３】Ａｌ金属間化合物複合体において、摺動特
性向上元素を含有させてその摩擦係数を低減させること
が可能である。この種摺動特性向上元素としては、Ｂ
ｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも一種が
該当し、その体積分率Ｖｆは５％以上、３０％以下に設
定される。前記元素の体積分率Ｖｆが５％未満ではＡｌ
金属間化合物複合体の摩擦係数を低くすることができ
ず、一方、３０％を超えると、Ａｌ金属間化合物複合体
の強度が低下する。なお、摺動特性向上元素は、その含
有量が前記範囲内に収められていれば、Ａｌ金属間化合
物複合体の高硬度化および高靱性化を妨げることはな
い。
性向上元素を含有させてその摩擦係数を低減させること
が可能である。この種摺動特性向上元素としては、Ｂ
ｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも一種が
該当し、その体積分率Ｖｆは５％以上、３０％以下に設
定される。前記元素の体積分率Ｖｆが５％未満ではＡｌ
金属間化合物複合体の摩擦係数を低くすることができ
ず、一方、３０％を超えると、Ａｌ金属間化合物複合体
の強度が低下する。なお、摺動特性向上元素は、その含
有量が前記範囲内に収められていれば、Ａｌ金属間化合
物複合体の高硬度化および高靱性化を妨げることはな
い。
【００１４】以下、具体例について説明する。
【００１５】図２は、Ａｌ金属間化合物複合体、即ち、
マトリックス相形成元素としてＣｕを用い、また共晶形
成元素としてＭｎを用いたＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合
物複合体の金属組織を示す顕微鏡写真である。白色部分
がＡｌ−Ｃｕ金属間化合物マトリックス相であり、黒色
部分が共晶型Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物分散相であ
る（大きな黒色部分は硬度試験の圧痕である）。この場
合、最初に無数の分散相が分散状態で晶出し、次いでマ
トリックス相が晶出する。
マトリックス相形成元素としてＣｕを用い、また共晶形
成元素としてＭｎを用いたＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合
物複合体の金属組織を示す顕微鏡写真である。白色部分
がＡｌ−Ｃｕ金属間化合物マトリックス相であり、黒色
部分が共晶型Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物分散相であ
る（大きな黒色部分は硬度試験の圧痕である）。この場
合、最初に無数の分散相が分散状態で晶出し、次いでマ
トリックス相が晶出する。
【００１６】このＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複合体
の製造条件の一例を挙げれば次の通りである。レーザ出
力：５ｋＷ；スポットサイズ：直径２．３mm；オシレー
タ：幅５mm、１００Ｈｚ；母材移動速度：１００mm／mi
n ；シールドガス：Ｈｅ、噴射量１０4 dl／min ；キャ
リヤガス：Ｈｅ、噴射量１１．５×１０4 dl／min ；母
材：Ａｌ合金（Ａ５０５２材）；ＣｕおよびＭｎ粉末同
時供給。
の製造条件の一例を挙げれば次の通りである。レーザ出
力：５ｋＷ；スポットサイズ：直径２．３mm；オシレー
タ：幅５mm、１００Ｈｚ；母材移動速度：１００mm／mi
n ；シールドガス：Ｈｅ、噴射量１０4 dl／min ；キャ
リヤガス：Ｈｅ、噴射量１１．５×１０4 dl／min ；母
材：Ａｌ合金（Ａ５０５２材）；ＣｕおよびＭｎ粉末同
時供給。
【００１７】図３は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複
合体におけるＡｌ含有量と硬度との関係を示す。硬度測
定に用いられた幾つかのテストピースにおける各元素の
含有量および分散相の体積分率Ｖｆは表１の通りであ
る。
合体におけるＡｌ含有量と硬度との関係を示す。硬度測
定に用いられた幾つかのテストピースにおける各元素の
含有量および分散相の体積分率Ｖｆは表１の通りであ
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】図３から明らかなように、Ａｌ含有量を３
０重量％以上、５０重量％以下に設定することにより金
属間化合物複合体において高硬度を確保することができ
る。
０重量％以上、５０重量％以下に設定することにより金
属間化合物複合体において高硬度を確保することができ
る。
【００２０】図４は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複
合体におけるＭｎ含有量と硬度（線ａ）およびＤＰＨＩ
（ダイヤモンド圧子による亀裂発生限界荷重、線ｂ）と
の関係を示す。このＤＰＨＩの値が大きい、ということ
は金属間化合物複合体が高靱性であることを意味する。
合体におけるＭｎ含有量と硬度（線ａ）およびＤＰＨＩ
（ダイヤモンド圧子による亀裂発生限界荷重、線ｂ）と
の関係を示す。このＤＰＨＩの値が大きい、ということ
は金属間化合物複合体が高靱性であることを意味する。
【００２１】硬度およびＤＰＨＩ測定に用いられた幾つ
かのテストピースにおける各元素の含有量および分散相
の体積分率Ｖｆは表２の通りである。表中、ｔ 6 はＡｌ
−Ｃｕ金属間化合物である。
かのテストピースにおける各元素の含有量および分散相
の体積分率Ｖｆは表２の通りである。表中、ｔ 6 はＡｌ
−Ｃｕ金属間化合物である。
【００２２】
【表２】
【００２３】図４、線ａ，ｂから明らかなように、Ｍｎ
含有量を５重量％以上、３０重量％以下に設定すること
により、金属間化合物複合体において高靱性および高硬
度を確保することができる。
含有量を５重量％以上、３０重量％以下に設定すること
により、金属間化合物複合体において高靱性および高硬
度を確保することができる。
【００２４】図５は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複
合体における分散相の体積分率Ｖｆと硬度（線ａ）およ
びＤＰＨＩ（線ｂ）との関係を示す。
合体における分散相の体積分率Ｖｆと硬度（線ａ）およ
びＤＰＨＩ（線ｂ）との関係を示す。
【００２５】硬度およびＤＰＨＩ測定に用いられた幾つ
かのテストピースにおける各元素の含有量および分散相
の体積分率Ｖｆは表３の通りである。
かのテストピースにおける各元素の含有量および分散相
の体積分率Ｖｆは表３の通りである。
【００２６】
【表３】
【００２７】図５、線ａ，ｂから明らかなように、分散
相の体積分率Ｖｆを５０％以下に設定することにより、
Ａｌ金属間化合物複合体において高靱性および高硬度を
確保することができる。
相の体積分率Ｖｆを５０％以下に設定することにより、
Ａｌ金属間化合物複合体において高靱性および高硬度を
確保することができる。
【００２８】なお、本発明に係るＡｌ金属間化合物複合
体は、例えば、エンジンにおけるロッカアームのスリッ
パ面形成材料やシリンダブロックのボア壁面形成材料と
して有効であり、またブレーキディスクの摩擦パッドと
の摺接面形成材料としても用いられる。
体は、例えば、エンジンにおけるロッカアームのスリッ
パ面形成材料やシリンダブロックのボア壁面形成材料と
して有効であり、またブレーキディスクの摩擦パッドと
の摺接面形成材料としても用いられる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように、マトリ
ックス相形成元素であるＣｕおよび共晶形成元素である
Ｍｎをそれぞれ特定量含有させることによって、高靱性
且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体を提供すること
ができる。
ックス相形成元素であるＣｕおよび共晶形成元素である
Ｍｎをそれぞれ特定量含有させることによって、高靱性
且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体を提供すること
ができる。
【図１】Ａｌ金属間化合物複合体の製造方法を示す説明
図である。
図である。
【図２】Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複合体の金属組
織を示す顕微鏡写真である。
織を示す顕微鏡写真である。
【図３】Ａｌ含有量とＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複
合体の硬度との関係を示すグラフである。
合体の硬度との関係を示すグラフである。
【図４】Ｍｎ含有量とＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属間化合物複
合体の硬度およびＤＰＨＩとの関係を示すグラフであ
る。
合体の硬度およびＤＰＨＩとの関係を示すグラフであ
る。
【図５】分散相の体積分率ＶｆとＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ金属
間化合物複合体の硬度およびＤＰＨＩとの関係を示すグ
ラフである。
間化合物複合体の硬度およびＤＰＨＩとの関係を示すグ
ラフである。
１ 母材 ３ レーザビーム ４ 溶融池 ６ 粉末 ８ シールドガス ９ Ａｌ金属間化合物複合体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−197535（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306531（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136187（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−325639（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 C22C 21/00 - 21/18 C23C 4/00 - 4/12
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ金属間化合物マトリックス相と、そ
のＡｌ金属間化合物マトリックス相に分散する共晶型Ａ
ｌ金属間化合物分散相とよりなり、前記Ａｌ金属間化合
物マトリックス相は、マトリックス相形成元素としてＣ
ｕを３０重量％以上、７０重量％以下含有し、前記共晶
型Ａｌ金属間化合物分散相は、Ａｌと共晶反応を行う共
晶形成元素としてＭｎを５重量％以上、３０重量％以下
含有することを特徴とする高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金
属間化合物複合体。 - 【請求項２】 前記共晶型Ａｌ金属間化合物分散相の体
積分率Ｖｆを５０％以下に設定した、請求項１記載の高
靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体。 - 【請求項３】 摺動特性向上元素として、Ｂｉ、Ｐｂ、
Ｚｎ、Ｓｎから選択される少なくとも一種を含有し、そ
の摺動特性向上元素の体積分率Ｖｆを５％以上、３０％
以下に設定した、請求項１または２記載の高靱性且つ高
耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12451391A JP3182428B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体 |
| US07/827,632 US5300157A (en) | 1991-04-26 | 1992-01-29 | Aluminum-based intermetallic compound with high toughness and high wear resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12451391A JP3182428B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329842A JPH04329842A (ja) | 1992-11-18 |
| JP3182428B2 true JP3182428B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=14887352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12451391A Expired - Fee Related JP3182428B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-30 | 高靱性且つ高耐摩耗性Ａｌ金属間化合物複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182428B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP12451391A patent/JP3182428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04329842A (ja) | 1992-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |